在制造業不斷追求高精度、高性能產品的當下,精密機械加工的精度水平成為衡量行業發展程度的重要標志。當前,精密機械加工技術能夠達到納米級精度,如在半導體芯片制造、航空航天零部件加工等前沿領域,加工精度甚至可達 0.1 納米。這一精度近乎原子尺度,能滿足嚴苛的產品制造需求。
然而,精密機械加工要實現如此高的精度,面臨諸多制約因素。設備自身的精度是關鍵制約項之一。加工設備的核心部件,如機床的導軌、絲杠等,其制造精度直接影響加工精度。即便采用前沿的制造工藝,導軌在制造過程中仍難以避免存在微觀的形狀誤差,這些誤差會在加工時傳遞到工件上。絲杠的螺距誤差同樣會導致刀具運動的不準確,進而影響工件的尺寸精度。而且,設備在長期使用過程中,受磨損、振動等因素影響,精度會逐漸下降。例如,高速運轉的主軸,其軸承的磨損會導致主軸的回轉精度降低,從而使加工出的工件圓度出現偏差。
加工工藝也對精度有著重要影響。切削參數的選擇至關重要,切削速度、進給量和切削深度的不當組合,可能引發切削力的大幅波動,導致工件變形。在銑削加工中,過高的切削速度可能使刀具磨損加劇,同時產生大量切削熱,使工件和刀具受熱膨脹,影響加工精度。此外,刀具的幾何形狀和磨損狀態也不容忽視。刀具的刃口鈍圓半徑過大,會增加切削力,導致工件表面粗糙度變大,影響加工精度。當刀具磨損到一定程度時,切削刃的形狀發生改變,加工出的工件尺寸也會出現偏差。
加工環境是不可忽視的制約因素。溫度變化對精密機械加工精度影響顯著。金屬材料具有熱脹冷縮特性,在精密加工過程中,車間溫度哪怕僅有 1℃的波動,也可能使工件尺寸發生數微米的變化。在超精密加工中,這一尺寸變化足以影響產品質量。濕度同樣會對加工精度產生影響,對于一些易吸濕的材料,如某些塑料,濕度的變化可能導致材料的物理性能改變,進而影響加工精度。此外,加工車間的振動也是制約精度的因素之一。外界的振動,如附近大型設備的運轉、車輛行駛產生的振動,通過地基傳遞到加工設備上,會使刀具和工件產生微小的相對位移,破壞加工精度。
雖然精密機械加工目前已能達到納米級的高精度,但要進一步突破精度,需要在設備研發、工藝優化以及環境控制等方面持續發力,克服諸多制約因素,推動精密機械加工技術向更高水平邁進 。